CN101240299A - 一种酵母细胞催化还原芳香酮制备光学活性醇的方法 - Google Patents
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Abstract
一种酵母细胞催化还原芳香酮制备光学活性醇的方法，属于生物催化方法制备光学活性醇的技术领域。本发明采用在酵母细胞催化不对称还原芳香酮的生物转化体系中按摩尔比例添加一定量的环糊精，使环糊精和芳香酮形成包合物，有效地提高反应底物在水中的溶解度并适当降低底物和产物对酶的抑制作用。环糊精提高了酵母液的催化还原效率，同时增加了对底物的立体选择性，明显提高了底物的转化率和产物的对映体过量值。利用本发明在底物浓度为6～12g/L时，环糊精用量根据底物的不同选择不同的摩尔比加入，此时底物芳香酮的转化率为50％～99％，产物光学活性醇的对映体过量值为75％～99％，具有较高的实际应用价值。
Description
技术领域
一种酵母细胞催化还原芳香酮制备光学活性醇的方法，属于生物催化方法制备光学活性醇的技术领域。
背景技术
光学活性醇是合成手性药物、农药、食品添加剂等手性化合物的重要的中间体。用化学方法对前手性酮进行不对称还原是制备光学活性醇的重要途径，但随着矿石资源的逐渐枯竭和环境污染的日渐加重，现今具有高效专一和绿色节能特点的生物转化技术在不对称合成中的应用越来越受到重视。微生物细胞中含有许多具有立体选择性的酶，使用全细胞催化不对称还原前手性酮来制备光学活性醇，不但可以省去繁杂的酶分离和纯化步骤，而且在催化反应过程中只需添加廉价的碳源就能使细胞再生出催化不对称还原所需的价格昂贵的辅酶，同时所有的酶和辅酶被保护在天然的细胞环境中，有利于生物催化反应的进行。
酵母是被广泛利用的廉价微生物之一，其细胞内存在着丰富的氧化还原酶，可催化各种羰基化合物的不对称还原反应，并对该类反应具有高度的立体选择性。酵母细胞在羰基不对称还原反应中的应用已有研究报道。但存在一个普遍的问题就是底物容量小，在底物浓度稍高时其转化率和产物的对映体过量值均有明显下降，杨忠华等人2007年发表于精细化工第1期的文章“酵母细胞不对称还原4-氯苯乙酮合成相应手性醇”，该文章研究结果表明当底物浓度为3g/L时得率已降至30％以下。因此在体系中加入一定量的能降低底物和产物毒性的添加剂，应能提高底物的转化率和产物的对映体过量值。
环糊精是从淀粉得到的6个以上D-吡喃葡萄糖单元以α-1，4-糖苷键连接的具有环状疏水圆锥形结构的低聚糖非还原性化合物系列。在这个环糊精系列中，有6个D-吡喃葡萄糖单元组成的α-环糊精，7个D-吡喃葡萄糖单元组成的β-环糊精，8个D-吡喃葡萄糖单元组成的γ-环糊精，还有这些环糊精的衍生物如羟丙基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精等。由于环糊精的外部亲水而内腔疏水，因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合部位，作为主体包结各种适当的客体，如有机分子、无机离子等。这种选择性的包结作用即通常所说的分子识别，其结果是形成主客体包结物。环糊精可提高包结物在水中的溶解度，构筑立体几何关系，形成特殊的手性位点，增强了环糊精的立体选择性。已有环糊精在生物转化方面的专利申请，天津科技大学申请的中国专利(申请号200710056952.5)“一种利用环糊精的甾醇生物转化方法及其应用”，主要针对甾醇生物转化时的转化周期和转化率，并未涉及到立体选择性的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种酵母细胞催化还原芳香酮制备光学活性醇的方法，利用环糊精的这种特殊结构，将环糊精添加到酵母细胞催化不对称还原芳香酮的生物转化体系中，针对不同的底物选用不同的环糊精或其衍生物，并通过调控底物与环糊精之间的摩尔比率，可明显提高底物芳香酮的转化率和产物光学活性醇的对映体过量值。
本发明的技术方案：一种酵母细胞催化还原芳香酮制备光学活性醇的方法，在酵母细胞催化不对称还原芳香酮制备光学活性醇的体系中加入适量环糊精，催化还原步骤为：
(1)干酵母在反应介质中活化：反应介质为pH 5.8～7.0磷酸盐缓冲溶液，干酵母为市售面包酵母，干酵母在介质中的浓度为100～200g/L，活化温度为30～35℃，活化时振荡速度为120r/min，活化时间为0.2～1h；
(2)在活化后的体系中加入芳香酮与环糊精，进行催化不对称还原芳香酮的生物转化反应，底物芳香酮浓度为6～12g/L，底物芳香酮与环糊精的摩尔比为17∶1～3∶1，干酵母用量为：1mol芳香酮用200-400g干酵母，反应温度为30～35℃，反应时振荡速度为120r/min，反应时间为20～36h；
(3)反应结束后用溶剂乙酸乙酯萃取分离反应物，分析检测所得光学活性醇。反应结束后用适量溶剂乙酸乙酯萃取后离心分离，萃取液浓缩后加入一定量的内标物十三烷，再用装有CP-Chirosil-DexCB手性毛细管柱的气相色谱仪检测，计算出底物转化率和产物的对映体过量值。
本发明的有益效果：本发明将环糊精添加到酵母细胞催化不对称还原芳香酮的生物转化体系中，利用环糊精或其衍生物与底物芳香酮形成包合物，来提高酵母液催化效率，并增加对底物的立体选择性，进而提高底物芳香酮的转化率和产物光学活性醇的对映体过量值。本发明底物的转化率可提高20％以上，产物光学活性醇的对映体过量值的增幅也超过20％，同时还可以提高反应速率，缩短反应时间。利用本发明在底物浓度为6～12g/L时，环糊精用量根据不同的底物选择不同的摩尔比加入，此时底物芳香酮的转化率为50％～99％，产物光学活性醇的对映体过量值为75％～99％，具有较高的实际应用价值。
具体实施方式
下面实施例可以使本领域技术人员全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：在一锥形瓶中加入pH 7.0的磷酸盐缓冲液100mL和17g干酵母，在33℃条件下于水浴恒温振荡仪中振荡(120r/min)0.5h，使面包酵母活化，然后加入10mmolβ-环糊精和50mmol(6.0g/L)苯乙酮，在相同温度下振荡反应24h。反应结束后，将20mL乙酸乙酯加入到反应液中，振荡萃取后离心分离，分出萃取液，萃取液浓缩后加入一定量的内标物十三烷，再用装有CP-Chirosil-DexCB手性毛细管柱的气相色谱仪检测，底物苯乙酮的转化率和产物S-1-苯基乙醇的对映体过量值分别是95.8％和94.3％。
实施例2：在一锥形瓶中加入pH 7.0的磷酸盐缓冲液100mL和17g干酵母，在33℃条件下于水浴恒温振荡仪中振荡(120r/min)0.5h，使面包酵母活化，然后加入3mmol羟丙基-β-环糊精和50mmol(6.6g/L)苯丙酮，在相同温度下振荡反应24h。反应结束后，将20mL乙酸乙酯加入到反应液中，振荡萃取后离心分离，分出萃取液，萃取液浓缩后加入一定量的内标物十三烷，再用装有CP-Chirosil-DexCB手性毛细管柱的气相色谱仪检测，底物苯丙酮的转化率和产物S-1-苯基丙醇的对映体过量值分别是81.3％和78.1％。
实施例3：在一锥形瓶中加入pH 7.0的磷酸盐缓冲液100mL和17g干酵母，在33℃条件下于水浴恒温振荡仪中振荡(120r/min)0.5h，使面包酵母活化，然后加入15mmolβ-环糊精和50mmol(7.8g/L)对氯苯乙酮，在相同温度下振荡反应28h。反应结束后，将20mL乙酸乙酯加入到反应液中，振荡萃取后离心分离，分出萃取液，萃取液浓缩后加入一定量的内标物十三烷，再用装有CP-Chirosil-DexCB手性毛细管柱的气相色谱仪检测，底物对氯苯乙酮的转化率和产物S-1-对氯苯基乙醇的对映体过量值分别是50.9％和97.4％。
实施例4：在一锥形瓶中加入pH 7.0的磷酸盐缓冲液100mL和17g干酵母，在33℃条件下于水浴恒温振荡仪中振荡(120r/min)0.5h，使面包酵母活化，然后加入15mmolβ-CD和50mmol(6.6g/L)对甲基苯乙酮，在相同温度下振荡反应24h。反应结束后，将20mL乙酸乙酯加入到反应液中，振荡萃取后离心分离，分出萃取液，萃取液浓缩后加入一定量的内标物十三烷，再用装有CP-Chirosil-DexCB手性毛细管柱的气相色谱仪检测，底物对甲基苯乙酮的转化率和产物S-1-对甲基苯基乙醇的对映体过量值分别是56.9％和99.2％。
实施例5：在一锥形瓶中加入pH 7.0的磷酸盐缓冲液100mL和17g干酵母，在33℃条件下于水浴恒温振荡仪中振荡(120r/min)0.5h，使面包酵母活化，然后加入3mmol HP-β-CD和50mmol(6.6g/L)对甲基苯乙酮，在相同温度下振荡反应28h。反应结束后，将20mL乙酸乙酯加入到反应液中，振荡萃取后离心分离，分出萃取液，萃取液浓缩后加入一定量的内标物十三烷，再用装有CP-Chirosil-DexCB手性毛细管柱的气相色谱仪检测，底物对甲基苯乙酮的转化率和产物S-1-对甲基苯基乙醇的对映体过量值分别是63.4％和95.8％。
Claims (3)
1、一种酵母细胞催化还原芳香酮制备光学活性醇的方法，其特征是在酵母细胞催化不对称还原芳香酮制备光学活性醇的体系中加入适量环糊精，催化还原步骤为：
(1)干酵母在反应介质中活化：反应介质为pH 5.8～7.0磷酸盐缓冲溶液，干酵母为市售面包酵母，干酵母在介质中的浓度为100～200g/L，活化温度为30～35℃，活化时振荡速度为120r/min，活化时间为0.2～1h；
(2)在活化后的体系中加入芳香酮与环糊精，进行催化不对称还原芳香酮的生物转化反应，底物芳香酮浓度为6～12g/L，底物芳香酮与环糊精的摩尔比为17∶1～3∶1，干酵母用量为：1mol芳香酮用200-400g干酵母，反应温度为30～35℃，反应时振荡速度为120r/min，反应时间为20～36h；
(3)反应结束后用溶剂乙酸乙酯萃取分离反应物，分析检测所得光学活性醇。
2、根据权利要求1所述方法，其特征是底物芳香酮为苯乙酮、苯丙酮、苯丁酮、对氯苯乙酮、邻氯苯乙酮或对甲基苯乙酮，产物光学活性醇分别为S-1-苯基乙醇、S-1-苯基丙醇、S-1-苯基丁醇、S-1-对氯苯基乙醇、S-1-邻氯苯基乙醇或S-1-对甲基苯基乙醇。
3、根据权利要求1所述方法，其特征是环糊精为β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精或羟乙基-β-环糊精。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102206683A (zh) * | 2011-03-31 | 2011-10-05 | 江南大学 | 一种酵母全细胞催化合成光学活性芳基邻二醇的方法 |
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